Projekti / Programi
Tehnologije in karakterizacija površin
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| 2.09.00 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T450 |
Tehnološke vede |
Kovinska tehnologija, metalurgija, kovinski izdelki |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
| T155 |
Tehnološke vede |
Prevleke in površinska obdelava |
| P352 |
Naravoslovno-matematične vede |
Površinska kemija in kemija tankih plasti |
struktura in sestava površin, karakterizacija površin, ultra tanke segregirane in deponirane plasti, rekristalizacija, fizikalno kemijski pojavi na mejah zrn in faz, vakuumska metrologija, vakuumska toplotna obdelava, plazemske tehnologije obdelave površin
Raziskovalci (8)
Organizacije (1)
Povzetek
Razvoj sodobnih kovinskih materialov in tehnologij temelji na poznavanju sestave, kristalne strukture, velikosti zrn, velikosti in porazdelitve faz, kar se doseže z običajnimi procesnimi tehnologijami, legiranjem in toplotno obdelavo. Optimalna mikrostruktura, ki zagotavlja določene lastnosti ali uporabo, mora biti termodinamično stabilna. Elementi v sledeh, prisotni kot nečistoče ali legirni elementi, lahko po določeni toplotni obdelavi ali uporabi v korozivnem mediju segregirajo na površini, po mejah zrn in faz in selektivno vplivajo na procese, ki se začenjajo na površini kot na primer oksidacija, adhezija, rekristalizacija, korozija, trenje in obraba, kot tudi na procese na mejah zrn in faz, na krhkost in lezenje. Za optimiranje in boljše izkoriščanje kovinskih materialov kot tudi pri razvoju materialov s ciljanimi lastnostmi (nano inžinering) je torej pomembno obvladovanje mehanizma in kinetike fizikalno kemijskih procesov na površinah in na mejah zrn in faz, saj se s kontrolirano površinsko segregacijo nekaterih površinsko aktivnih elementov doseže boljše električne lastnosti neorientiranih elektro pločevin oziroma pločevin za globoki vlek. Naše raziskave elektro pločevin so pokazale, da je stopnja segregacije odvisna od kristalografske orientacije in je najbolj učinkovita na zrnu {100 }<001> saj poveča termodinamično stabilnost le-teh. Na površini se pojavlja tekmovanje za prosta mesta, ker več elementov segregira hkrati; okno uporabne segregacije je temperaturno in koncentracijsko določeno. Nadaljne raziskave bodo razjasnile kakšna je fizikalna narava segregacije in kako jo je potrebno energetsko ovrednotiti, da je povečana termodinamična stabilnost mikrostrukture tako neorientiranih pločevin kot tudi pločevin za globoki vlek. Obvladovanje mehanizma in kinetike segregacij elementov po mejah zrn konstrukcijskih jekel, ki povzročajo krhkost materiala pa nam omogoča bolj zanesljivo napoved uporabne dobe jeklenih konstrukcij. Vakuumska metrologija in raziskave pojavov v UVV se navezujejo na razvoj metod za karakterizacijo ultra tankih plasti.Vakuumsko toplotno obdelanim industrijskim orodjem ter delom strojev in naprav, ki so podvrženi različnim oblikam obrabe, se lastnosti pri uporabi močno izboljšajo z utrditvijo površine. Moderna metoda utrditve površine kovin je ionsko nitriranje v pulzirajoči plazmi in v nekaterih primerih še nanos trdih plasti npr.TiN. Po tem postopku se lahko kontrolira narava trde plasti, ki nastaja na površini kovin in s tem dosega specifične protiobrabne lastnosti. Nastala difuzijska plast je odvisna od osnovnega materiala iz katerega se izdelujejo orodja oziroma strojni deli, zato je potrebna raziskava mehanizma in nastanka nitriranih plasti na različnih materialih, orodnih jeklih, Ti in Al zlitinah. Po drugi strani pa obremenitev pri uporabi narekuje optimalno sestavo površinske utrditvene plasti, kar pomeni, da je potrebno parametre te in vseh plazemskih tehnologij, prilagoditi specifičnim pogojem obremenitve pri uporabi. Tehnološki center za vakuumsko toplotno in plazemsko obdelavo kovin materialov je že osvojil vrsto specifičnih tehnologij procesiranja za različne proizvode in se uspel plasirati v orodjarstvu. Center in raziskovalna skupina sodelujeta z Laboratorijem za tribologijo in tehnično diagnostiko, Univerze v Ljubljani, s katerim potekajo skupne raziskave in razvoj novih postopkov zaščitnih prevlek odpornih proti obrabi.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskovalni program se navezuje na v svetu izredno razširjeno in relevantno področje znanosti o površinah kot tudi inženiringa površin. Vključen je v projekte SLO-USA/NIST, SLO-CRO ter COST 517, rezultati bodo na področju nano inžineringa, inženiringa površin in razvoja novih materialov s ciljanimi lastnostmi prispevali v svetovno zakladnico znanja.Rezultati predlaganega raziskovalnega programa bodo prispevali k boljšemu razumevanju fizikalno kemijskih procesov, ki potekajo na mejah zrn in faz in vplivajo na termodinamično stabilnost mikrostrukture silicijevih elektro jekel in s tem omogočajo optimiziranje električnih lastnosti elektro pločevin. Poleg tega bodo razvite nove proti obrabi odporne plasti orodij in strojnih delov. Prav tako pričakujemo, da bodo rezultati raziskave izplinjevanja vodika iz nerjavnih jekel za uporabo v ultra visokem vakuumu, izredno zanimivi za svetovno znanstveno javnost, ki se ukvarja z raziskavami v UVV ali EVV npr, pospeševalnikih, zbiralnikih in sinhrotronih, kot tudi v EVV vakuumskih sistemih. Programska skupina redno objavlja vsa nova spoznanja v priznani tuji in domači znanstveni periodiki, ter rezultate predstavlja na domačih in tujih znanstvenih sestankih. Programska skupina ima s področja več potrjenih patentov, ki so zaenkrat podeljeni le na področju Slovenije.
Pomen za razvoj Slovenije
Predlagani raziskovalni program je za Slovenijo izrednega pomena, saj odpira številne znanstveno raziskovalne usmeritve na vseh področjih industrije. Pomemben del obravnava optimizacijo nelegiranih in legiranih neorientiranih elektro pločevin, saj se v slovenskem prostoru izdela letno preko 60 000 ton pločevine, ki se jo večinoma izvozi na zahodna tržišča in v ZDA.Izredno zanimiv je predlagani raziskovalni program tudi za slovensko orodjarstvo, ki si lahko obeta izredno kvalitetno vakuumsko toplotno obdelana orodja in pa tudi orodja katerih površine bodo zaščitene s prevlekami izdelanimi s plazemskimi tehnologijami, kar bo zagotovilo, daljšo dobo trajanja in na obrabo odporne prevleke površin. Raziskovalni program, ki obravnava vakuumsko metrologijo je izredno pomemben za slovenski prostor, prav tako pa je pomemben tudi del, ki obravnava izplinjevanje vodika iz nerjavnih jekel v UVV, kar bo eno izmed pomembnejših področij programske skupine.V okviru programske skupine deluje instrumentalni center za površinsko analizo.Tako je programska skupina usposobljena za raziskave mikrostrukture in površin kovinskih materialov, tako po strokovni plati kot tudi po opremljenosti z vrhunsko raziskovalno opremo za raziskave površin kovinskih materialov in kompozitov. Instrument, visoko ločljiv Augerjev spektrometer na poljsko emisijo je opremljen tudi z lomilno napravo za prelom vzorcev v UVV, kar omogoča raziskave fizikalno kemijskih procesov na mejah zrn in faz in z rentgenskim fotoelektronskim spektrometom za kemjsko analizo površin itd. Raziskovalna skupina se je oblikovala pred dvemi leti, ko je bila nabavljena velika oprema in takrat je bila tudi uvrščena v cenovni razred D, prav tako ima skupina vse tekoče raziskovalne projekte D, kar je potrebno upoštevati pri evalvaciji predlaganega raziskovalnega programa.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
